DE2424309C3

DE2424309C3 - Verfahren zur Herstellung einer Reibscheibe aus einer Metallträgerplatte

Info

Publication number: DE2424309C3
Application number: DE2424309A
Authority: DE
Inventors: Brian Robert Allen; Anthony William Harrison
Original assignee: Girling Ltd
Current assignee: Girling Ltd
Priority date: 1973-05-19
Filing date: 1974-05-18
Publication date: 1979-10-18
Also published as: US3946192A; DE2424309B2; CS203076B2; BR7404011D0; DE2424309A1; JPS571696B2; FR2229888B1; FR2229888A1; JPS5042269A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf oin Verfahren zur Herstellung einer Reibscheibe aus einer Metallträgerplatte, die gegebenenfalls eine mittig angeordnete Bohrung mit kerbverzahntem Querschnitt aufweist, und mehreren mit der Trägerplatte verbundenen Sinterkörpern aus Reibmaterial.

Ein Verfahren der vorgenannten Art gehört durch die AT-PS 2 25 011 zum Stand der Technik. Beim bekannten Verfahren wird der Sinterkörper auf die Trägerplatte aufgebracht, indem zunächst Metallpulver in einer Form ohne Anwendung von Druck zu einem Vorkörper vorgesintert wird, der Vorkörper der Form entnommen und durch Anwendung von Druck zu einem Vorpreßkörper verdichtet wird, worauf der Vorpreßkörper bei einer Sintertemperatur von z. B. 700 bis 800^cC und einer Sinterzeit von 3 bis 4 Stunden auf den Träger aufgesintert wird. Wie sich aus der Beschreibungseinleitung der österr. Patentschrift ergibt, ist es bei dem in der AT-PS vorgeschlagenen Verfahren nicht erforderlich, zur besseren Verbindung zwischen Sinterkörper und einem Stahlträger den Stahlträger zunächst zu verkupfern.

Für die Herstellung der Verbindung zwischen Sinterkörper und Trägerplatte ist aber bei dem Verfahren nach der österr. Patentschrift eine relativ lange Zeit erforderlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer Sinterkörper aufweisenden Reibscheibe zu entwickeln, das einfach durchführbar ist und kurze Herstellezeiten gewährleistet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,

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60 daß die Sinterung und Verbindung der Vorpreßkörper mit der Trägerplatte mittels Widerstandserhitzung durchgeführt wird. Vorzugsweise »ird die Widerstandserhitzung mit Elektroden durchgeführt, die mit einer ebenen Fläche auf die Vorpreßkörper gedrückt werden.

Die Trägerplatte kann für die Aufnahme der Vorpreßkörper Ausnehmungen aufweisen. Wenn die Vorpreßkörper auf gegenüberliegenden Seiten der Trägerplatte ausgerichtet sind, kann es zweckmäßig sein, daß sich durch die Trägerplatte ein Loch erstreckt so daß je zwei ausgerichtete Sinterkörper während des Widerstandserhitzens miteinander verbunden werden.

Wenn die Trägerplatte aus Stahl besteht, ist es zweckmäßig, ein Hartlötmaterial auf die Stellen der Trägerplatte aufzubringen, an denen die Sinterkörper befestigt werden sollen, so daß während des Widerstandserhiizens eine hartlötende Verbindung zwischen den Reibbelägen und der Trägerplatte entstehen kann. Wie in der Beschreibungseinleitung bereits gewürdigt gehört es zum Stand der Technik, einen Stahlträger zu einer besseren Verbindung zwischen Sinterkörper und Stahlträger zu verkupfern. Im Falle einer Stahlträgerplatte emptiehlt sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren als Hartlötmaterial Kupfer, Messing, Bronze, Zinn, Zink, eine Zinn-/Zinklegierung oder Nickel.

Während der Widerstandserhitzung der Vorpreßkörper bilden dte Elemente, aus denen der Sinterkörper entsteht Legierungen. Es hat sich gezeigt daß während des Widerstandserhitzens der Vorpreßkörper eine Tendenz bestehen kann, daß die niedriger schmelzenden Elemente in den Vorpreßkörpern schmelzen und aus den Vorpreßkörpern ausgestoßen werden, ehe die Legierungsbildung vonstatten geht. Es ist daher zweckmäßig, die Vorpreßkörper vor dem Widerstandserhitzen einem ersten Erwärmen und Pressen bei einer Temperatur auszusetzen, die niedriger liegt als beim späteren Widerstandserhitzen, so daß die niedriger schmelzenden Elemente vorab die Legierungen bilden. Alternativ hierzu kann das Rohmaterial zur Herstellung der Vorpreßkörper aus den Legierungen der erforderlichen Elemente Zusammengesetzt sein.

Es ist ferner festgestellt worden, daß erhebliche Temperaturgradienten in den Vorpreßkörpern während des Widerstandserhitzens vorhanden sind, und zwar in einem so starken Maße, daß das von der Trägerplatte entfernt liegende Ende des Vorpreßköi pers nur teilweise gesintert wird. Zur Überwindung dieses Problems kann der Sinterkörper nach der Widerstandserhitzung spanabhebend bearbeitet werden, so daß die nur teilweise gesinterten Endpartien der Sinterkörper entfernt werden. Alternativ hierzu wird es bevorzugt, die mit der Trägerplatte durch Widerstandserhitzung verbundenen Sinterkörper einer zweiten Widerstandserhitzung, die gegenüber der ersten Widerstandserhitzung bei einer niedrigeren Temperatur und bei geringerem Druck vorgenommen wird. Hierdurch wird erreicht, daß ebenfalls die trägerplattenabseitigen Enden der Sinterkörper völlig durchgesintert sind.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen erläutert. Die Figuren /eigen

Fig. 1 ein Schnitt durch eine Reibscheibe nach einem Verfahren entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die in Fig. 1 gezeigte Reibscheibe,

I- i g. 3 eine Draufsicht auf einen Teil einer Reibscheibe, die nach einer Abwandlung des Verfahrens nach dem ersten Ausführungsbeispicls hergestellt ist,

F i g. 4 ein Schnitt durch einen Teil einer Reibscheibe, die nach einem zweiten Aluführungsbeispiel der Erfindung hergestellt ist, und

F i g. 5 ein Schnitt durch einen Teil einer Reibscheibe, die nach einer Abwandlung des zweiten Ausführungv s beispiels hergestellt ist

Gemäß F i g. 1 und 2 weist die Reibscheibe eine kreisrunde Stützplatte 1 aus Flußstahl auf, die einen Durchmesser von 230 mm und eine Dicke von 3,2 mm hau Auf jeder Hauptfläche der Platte 11 sind mehrere im gleichen Winkelabstand angeordnete Reibbeläge 12 vorgesehen, die an der Peripherie der Platte 11 im gleichen radialen Absland von der Mitte der Platte sitzen. Jeder Reibbelag auf einer Hauptfläche der Scheibe fluchtet mit einem entsprechenden Reibbelag aui der gegenüberliegenden Hauptftäche der Scheibe. Ferner hat jeder Reibbelag eine Dicke von etwa 1,25 mm, und er ist in der Draufsicht im wesentlichen rechtwinklig, wobei dessen kürzere Seite eine Länge von 9 mm und dessen längere Seite eine Länge von 17,5 mm haben, wobei diese sich im wesentlichen radial nach innen erstreckt

Die vorstehend beschriebene Reibscheibe ist zur Verwendung in einer Scheibenbremse eines Kraftfahrzeugs vorgesehen, und wenn sie in Gebrauch ist, sitzt sie zusammen mit einer weiteren identischen Scheibe in einem Gehäuse (nicht dargestellt), das mil einem ortsfesten Teil des Fahrzeugs verbunden ist. Eine drehbare Welle (nicht dargestellt), die von der Bremse gebremst werden soll, erstreckt sich durch das Gehäuse und wird in einer mittig sitzenden Bohrung 13 in der Stützplatte 11 jeder Reibscheibe aufgenommen. Die Wand jeder Bohrung 13 hat Kerbzahnform, und die Partie der Welle, die in jeder Bohrung aufgenommen wird, hat eine entsprechende Gegenform, so daß die Reibscheiben mit der Welle mildrehen, jedoch eine axiale Bewegung der Welle gegenüber ausführen können. Die Anordnung der Bremse ist dann derart, daß dann, wenn eine Bremskraft auf die Welle ausgeübt werden soll, Auflaufmittel (nicht dargestellt) in Funktion gesetzt werden, um die Reibscheibe axial in entgegengesetzte Richtungen der Welle gegenüber tu bewegen, so daß die Reibscheiben 12 an Reibflächen am Gehäuse angreifen.

Für die Herstellung der in der Zeichnung gezeigten Reibscheibe wird ein pulverförmiges Reibmaterial mit der folgenden Zusammensetzung, bezogen auf das Gewicht, zunächst hergestellt: 60% Kupfer, 12% Zinn, 2% Blei. 9% Zink. 4% Kohlenstoff und 13% Sili/iumoxid. Das Reibmaterial wird dadurch hergestellt, daß die Bestandteile in einem Mixer elwa 30 Minuten lang miteinander vermischt werden, und danach wird das Material aus dem Mixer herausgenommen und dann weitere 30 Minuten lang nachgemischt, um eine gleichförmige Verteilung der Bestandteile sicherzustellen. Das Gemisch wird dazu verwendet, die Reibbeläge 12 herzustellen, und für jeden Reibbelag werden 1.1 g des Gemisches in einen entsprechend ausgebildeten Formraum gebracht und zu einen Vorpreßkörper mit 66 750 Newton zusammengedrückt.

Nach Entnahme aus dem Formrauni werden dann zwei der Vorpreßkörper auf die Platte 11 an den erforderlichen Stellen gelegt, um zwei fluchtende Druckbeläge 12 auf gegenüberliegenden Seiten der Platte U herzustellen, wobei die gesamte Platte zuvor mit einer 0,025 mm dicken Lage Hartlötmaterial beschichtet worden ist, beispielsweise Kupfer, Messing, Bronze. Zinn. Zinn/Zink. Zink oder Nickel. Die Platte 11 ist also mit dem Hartlöunaterial an allen Stellen der Platte versehen, an denen die Reibbeläge 12 befestigt werden sollen. Zwei Elektroden werden dann in Kontakt mit den Vorpreßkörpem gedrückt, wobei jede Elektrode eine Molybdänspitze hat, die eine im wesentlichen ebene freie Endfläche bildet, die an dem zugehörigen Vorpreßkörper angreift Die Elektroden werden verwendet um eine Kraft von 587 Newton auf die Vorpreßkörper auszuüben, und es wird ein Strom in einer Stärke von 52 000 Ampere durch die Elektroden geleitet um die Vorpreßkörper widerstandszuerhitzen. Die Erhitzung wird 11 Sekunden lang fortgesetzt und während dieser Zeit werden die Vorpreßkörper in die erforderlichen Reibbeläge gesintert und gleichzeitig verbinden sie sich mit der Stützplatte 11 über das HartlötmaieriaL Dieser Vorgang wird dann wiederholt, bis alle Reibbeläge 12 an der Platte 11 entstanden sind.

Es versteht sich, daß in dem vorstehenden Ausführungsbeispiel mehrere Paare Reibbeläge auf jeweils gegenüberliegenden Seiten der Platte 11 gleichzeitig oder progressiv gesintert und in der vorgesehenen Lage an der Platte angelötet werden können, indem mehrere getrennte Paare Elektroden eingesetzt werden.

Wie in F i g. 3 bei einer Reibscheibe gezeigt ist, die nach einer Variante des ersten Ausführungsbeispiels hergestellt wi.d, ist die Stützplatte an jeder Hauptfläche mit mehreren Kreisrunden Reibbelägen 14 anstelle der rechteckigen Beläge des ersten Ausführungsbeispiels versehen. In dieser Variante hat die Platte einen Durchmesser von 223 mm und eine Dicke von 3,5 mm, und von der Peripherie aus erstrecken sich radial nach innen acht im gleichen Winkelabstand angeordnete Schlitze 15 (von denen nur vier in F i g. 3 gezeigt sind). Diese haben eine Länge von 15.8 mm und eine Breite von 3,5 mm. Die Reibbeläge 14 liegen auf gegenüberliegenden Hauptseiten der Platte in einer Flucht, und sie erstrecken sich auf jeder Hauptfläche in kontinuierlicher Weise um die Platte 11 an deren Peripherie in einer ersten bzw. zweiten kreiförmigen Reihe 16 bzw. 17. Die Beläge 14 sind so angeordnet, daß sechzehn Beläge in der ersten Reihe 16 und vierundzwanzig Beläge in der zweiten Reihe vorhanden sind, wobei 5 Beläge zwischen aufeinanderfolgenden Schlitzen 15 vorhanden sind.

Die Reihen 16, 17 binden erste und zweite kreisförmige, konzentrische Ringe auf jeder Hauptfläche der Platte 11, wobei der Außendurchmesser des ersten Rings kleiner als der Außendurchmesser des zweiten Rings ist, der seinerseits kleiner als der Außendurchmesser der Platte 11 ist, und zwar zwischen 0,635 und 0,889 mm. Der Außendurchmesser des ersten Rings ist jedoch größer als der Innendurchmesser des zweiten Rings, so daß sich die Ringe um einen Betrag überlappen, derart, daß die radiale Distanz zwischen der Innenperipherie des ersten Rings und der ^ußenperipherie des zweiten Rings größer als 20,3 mm und weniger als 30,5 mm ist, vorzugsweise 24,38 mm. Durch Änderung der Überlappung zwischen den Reihen 16,17 innerhalb dieser Grenzen ist es ferner möglich, die Bremseigenschaften der Reibscheibe zu ändern.

leder Belag 14 hat einen Durchmesser von 15,24 mm und eine Dicke von ca. 1,27 mm, und er wird dadurch hergestellt, daß 1,3 g des pulverförmigen Reibmaterials mit ?iner Kraft von 75 650 Newton zu einem Vorpreßkörper gepreßt werden. Ein Widerstandserhitzen des Vorpreßkörpers in die erforderlichen Reibbeläge wird durch die vorstehend beschriebene Methode unter Verwendung eines Stromes in einer Stärke von 4000 Amnere und einer Kraft von 490 Newton

durchgeführt.

In Fig.4 sind in einem zweiten Ausführungsbeispiel der Anordnung der Reibscheibe und des Verfahrens zur Herstellung der Scheibe diese im wesentlichen gleich denen im ersten Ausführungsbeispiel, jedoch wird hier eine vorstehende Partie jedes Vorpreßkörpers in einer betreffenden Ausnehmung 18 aufgenommen, der sie entspricht; diese Ausnehmungen sind in die Stützplatte 11 so eingeformt, daß der Vorpreßkörper in der erforderlichen Lage auf der Stützplatte sitzt. Ferner sind die Wände und der Boden jeder Ausnehmung 18 mit einem geeigneten Hartlötmaterial beschichtet, beispielsweise mit jenen, die vorstehend beschrieben worden sind, so daß nach dem Widerstandserhitzen das entstehende Reibkissen 12 in der vorgesehenen Lage in der Ausnehmung befestigt ist. Es versteht sich, daß im zweiten Ausführungsbeispiel jede Ausnehmung 18 den vollen Durchmesser des betreffenden Vorpreßkörpers aufnehmen könnte, das eine scheibenförmige Gestalt wie im ersten Ausführungsbeispiel haben würde, wobei die Verbindung dann am Boden jeder Ausnehmung 18 vorgenommen wird.

Wie in Fig.5 in einer Abwandlung des zweiten Ausführungsbeispiels gezeigt ist, sind die Ausnehmungen 18, die ein betreffendes Paar Vorpreßkörper in einer Flucht auf gegenüberliegenden Hauptflächen der Stützplatte 11 aufnehmen, so ausgebildet, daß sich die Vorpreßkörper im Loch gegenseitig berühren. Wenn die Vorpreßkörper in die Reibbeläge durch das Widerstandserhitzen eingesintert sind, sind die Beläge durch das Loch in der Stützplatte miteinander verbunden.
Bei herkömmlichen Methoden zur Erzeugung von Reibscheiben wird das Reibmaterial mit der Stützplatle durch Sintern des gesamten Verbands aus der Stützplatte und dem Reibmaterial in einem Ofen verbunden. Wenn die Methode auf eine Stützplatte mit einer Bohrung mit Kerbzähnen angewendet wird, wie sie erfindungsgemäß auch verwendet werden kann, kann das Sintern im Ofen die Kerbzähne in der Wand der Bohrung schwächen. Durch Widerstandserhitzen nach der vorstehend beschriebenen Methode ist jedoch festgestellt worden, daß das Reibungsmaterial mit der Stützplatte verbunden werden kann, und zwar im wesentlichen ohne nachteiligen Effekt auf die Festigkeit der Kerbzähne.

In den vorstehenden Ausführungsbeispielen können nach dem Anbringen der Reibbeläge an der Stützplatte 11 Nuten in den freiliegenden Endflächen der Beläge durch ein Werkzeug eingeformt werden, das den Belägen gegenüber längs einer Spiralbahn oder in konzentrischen Kreisen bewegt wird,deren Mitte gegen die Mitte der Platte 11 versetzt ist. Ferner können weitere Nuten mit einer größeren Breite als die Spiraloder Ringnuten, die normalerweise als »wagon tracks« bezeichnet werden, in den freien Endflächen der Beläge zusätzlich zu den Spiral- oder Ringnuten vorgesehen sein.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

1 Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung einer Reibscheibe aus einer Metallträgerplatte, die gegebenenfalls eine mittig angeordnete Bohrung mit kerbverzahntem Querschnitt aufweist, und mehreren mit der Trägerplatte verbundenen Sinterkörpern aus RefomateriaL dadurch gekennzeichnet, daß die Sinterung und Verbindung der Vorpreßkörper mit der Trägerplatte mittels Widerstandserhitzung ίο durchgeführt wird

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandserhitzung mit Elektroden durchgeführt wird, die mit einer ebenen Fläche auf die Vorpreßkörper gedrückt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorpreßkörper vor dem Widerstandserhitzen einem ersten Erwärmen uiad Pressen bei einer Temperatur ausgesetzt werden, die niedriger liegt als beim späteren Widerstandserhitzen.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Trägerplatte durch Widerstandserhitzung verbundenen Sinterkörper einer zweiten Widerstandserhitzung ausgesetzt werden, die gegenüber der ersten Widerstandserhitzung bei niedrigerer Temperatur vorgenommen wird.

5. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 auf eine Trägerplatte aus Stahl, die ω an den Stellen, an denen die Vorpreßkörper angebracht werden, mit Hartlötmaterial versehen ist.